Adenilil-ciklázok enzimosztálynak számítanak a lázoknál. Feladataik a ciklikus cAMP katalizálása azáltal, hogy a P-O kötéseket az ATP-ből lehasítják. Ezzel egy jelkaszkádot indítanak, amely a szervezet sokféle folyamatáért felelős.
Mi az adenilil-cikláz?
Az adenilil-ciklázok közvetítik a hormonok vagy más hírvivő anyagok hatását a sejtmembrán külső oldalán a megfelelő hírvivő anyagokra a sejtben. Ezek úgynevezett lizázok, amelyek enzimekként képesek megbontani a specifikus kötéseket a molekulákban. Például megosztják a P-O kötéseket (foszfor és oxigén közötti kötés).
Az Ön feladata az ATP lebontásának katalizálása a második messenger cAMP-ra. Ezt G-fehérjék segítségével végezzük. A G-fehérjék felelősek a jelátvitelért (jelátvitelért), amely a receptorok és a második hírvivő rendszer között zajlik. Ehhez az adenilil-ciklázok bizonyos jellegzetes szerkezetű doménekkel rendelkeznek, amelyek kötőhelyekként működnek az ATP és G fehérjékhez.
Ez a kötés iniciálja az adenilil-ciklázok katalitikus hatását az ATP lebontására mAMP-ra. A különböző adenilil-ciklázok szerkezeti tervei eltérőek. Mindazonáltal mindegyiknek megvan a megfelelő domainje. A humán adenilil-ciklázok számára tíz izoenzim létezik, ezek közül kilenc membránhoz kötődik, és egy citoszol fehérjeként fordul elő a sejten belül, a rekeszekben.
Funkció, hatás és feladatok
Az adenyilil-ciklázok feladata, hogy jeleket továbbítsanak a külső sejtmembránról a sejtben lévő hírvivő anyagokra a második hírvivőkön keresztül. Ez vonatkozik minden eukarióta élőlényre. De az adenilil-ciklázok jelátvivő szerepet játszanak a prokarióta baktériumokban is. Az adenilil-ciklázokat három fő osztályra osztják.
Az I. osztály hatékony gram-negatív baktériumokban. A II. Osztályú adenilil-ciklázok nagy szerepet játszanak a betegséget okozó baktériumokban. Ezek a fertőzött gazdaszervezet kalmodulin fehérjétől függenek. A legnagyobb osztályt (III. Osztály) az adenilil-ciklázok képviselik, amelyek minden eukarióta szervezetben előfordulnak, és itt közvetítik a hormonok hatásait. E célból a hormonok továbbítják a jeleket a külső sejtmembránról a sejtben lévő hírvivő anyagokra. Ezek a hírvivő anyagok kiváltják a hormonok által kezdeményezett biokémiai reakciókat.
A megfelelő hormon kötődik a receptorához, amely egyidejűleg felszabadít egy bizonyos G-proteint. A G-protein viszont stimulálja vagy gátolja az adenilil-ciklázt, amely azonnal elkezdi katalizálni a cAMP képződését az ATP-ből, vagy gátolja a cAMP képződését. Amikor az ATP-t cAMP-vé alakítják, egyidejűleg két foszfátcsoportot tartalmazó pirofoszfát képződik. A pirofoszfát azonnal két foszfátra bomlik. Ez lehetetlenné teszi az ATP-vel szembeni fordított reakciót. Az adenilil-ciklázokat ezért a G-fehérjék hatása szabályozza. A képződött cAMP különféle funkciókkal rendelkezik a szervezetben. Aktiválja az A enzim protein kinázot.
A protein-kináz A viszont katalizálja a különféle enzimek foszforilációját, és ezért beavatkozik a metabolizmus szabályozásához. A foszforilezés aktiválja vagy gátolja a megfelelő enzimeket. Az aktiválásról vagy a gátlásról az adott enzim függ. A reakciólánc-hormon, receptor, G-fehérje felszabadítás, az adenilil-cikláz aktiválása / gátlása, a cAMP képződése az ATP-ből és a protein-kináz A stimulálása révén bizonyos hormonok hatása átjut a célhelyre.
Ezek a hormonok és hírvivő anyagok a glükagon, az ACTH, az adrenalin, a noradrenalin, a dopamin, az oxitocin, a hisztamin és mások. A protein-kináz A aktiválása mellett a cAMP stimulálja néhány hormon és enzim gén expresszióját. Ez vonatkozik többek között a mellékpajzsmirigyhormonra, az vazoaktív bélpeptidre (VIP) és a szomatosztatinra.
Oktatás, előfordulás, tulajdonságok és optimális értékek
Az adenil-ciklázok mindenütt megtalálhatók a természetben. Az összes eukarióta és néhány prokarióta lény adenilil-ciklázokat használ a széles körben elterjedt második messenger cAMP előállítására. Az eukariótákban az adenilil-ciklázok a testsejtek membránfelületén helyezkednek el. Onnan továbbadják a hormonok és bizonyos hírvivő anyagok jelét a sejtbe, ahol különböző reakciók indulnak el.
Betegségek és rendellenességek
A jelek átvitelének rendszerében a hibák és az interferencia sokféle betegséget okozhat. A különféle érintett enzimek, köztük az adenilil-ciklázok genetikai változásai játszanak jelentős szerepet. Vannak olyan elméletek is, amelyek feltételezik, hogy a legtöbb betegség a sejtmembránról a sejt belsejébe történő hibás jelátvitelre vezethető vissza.
Mind a csökkentett, mind a fokozott jelátvitel a sejt felületéről a sejt belsejébe betegségértékű. Erre példa lehet a szembetegség retinitis pigmentosa vagy a vese diabétesz insipidus, sok endokrinológiai betegség a csökkent jelátvitelen alapul. Ugyanez vonatkozik a szívelégtelenségre. A megnövekedett jelátvitel tartósan megnövekedett cAMP-értékeket eredményez. Folyamatos izgalom jelentkezik, amely különféle betegségekben nyilvánul meg, mint például szívelégtelenség vagy pszichológiai rendellenességek.
A szívelégtelenség mellett olyan betegségek, mint például függőségek (például alkoholizmus), skizofrénia, Alzheimer-kór, asztma és mások is részesülhetnek előnyben. A szignál-transzdukciós rendellenességek betegségek kialakulására gyakorolt hatását szintén vizsgálják, mint például diabetes mellitus, arteriosclerosis, magas vérnyomás vagy daganatnövekedés. Az autoimmun betegségek, például a fekélyes vastagbélgyulladás a hibás jelátvitelnek is következménye lehet. A koleraban baktériumtoxin képződik, amely az adenilil-cikláz állandó aktiválását okozza.
A cAMP-szint növekszik, mivel a megfelelő hormonálisan aktivált adenilil-ciklázok nem gátolódnak. A mAMP szint megemelkedik a szamárköhögés (pertussis) esetén is. Itt hiányzik a G-protein gátlása, amely gátolja az adenilil-ciklázokat. Ez növeli az adenilil-ciklázok koncentrációját. Az enzimek számos genetikai változása (beleértve az adenilil-ciklázokat) betegségeket okozhat vagy előmozdíthat.
